港口工程及工程排水与加固理论与技术进展
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1 引言

随着全球经济的高速发展,围海造陆已成为沿海地区城市向海洋寻求土地的主要手段。关于围海造陆的工程研究表明,采用常规的排水固结方法加固吹填的流泥、浮泥时,不仅加固时间长、地基沉降大,而且加固后地基的强度增长较小,远不能满足使用要求,甚至需要进行二次处理。超软土地基的加固效果不能满足工程需求的主要原因就是土体内的水不能充分排出,土中的水可分为结合水和自由水,自由水是指在双电层影响以外的水,常规的排水固结法就是通过作用力产生的水头差,排出土中自由水;土中的结合水是指受双电层影响吸附于土粒表面的水,可分为强结合水和弱结合水,强结合水很难排出,其性质已接近固体,因此不对土体加固产生影响,弱结合水因为受土粒静电场的影响,一般的排水固结法很难将其排出,但在外加直流电场的作用下,部分弱结合水可以摆脱静电场的束缚被排出,这是电渗法的优势所在,即电渗法不仅可以排出自由水,还可以排出弱结合水,但单独使用电渗法却存在土体加固不均匀、耗电大、阳极腐蚀等问题,极大地限制了工程应用,曹永华[1-2]等在对电渗法的研究中均提出了上述问题。真空预压法是目前应用最有效的软土地基加固方法之一,具有造价低、效率高等优点,该方法利用土体与塑料排水板之间产生的孔压,排出土体中的自由水,从而使土体固结,最早由Kjellman[3]提出的,经过一系列试验的验证[4-5]和机理研究[6-9],目前已形成较为完善的理论计算方法和施工工艺,但由于受大气压力的限制,真空荷载值一般不超过90kPa,因此限制了真空预压的加固效果,并导致后期加固效率较低[10]

将真空预压法与电渗法联合起来应用是一个比较新颖的方法,两种方法取长补短,在地基加固前期使用真空预压法,抽出土体孔隙中的部分自由水,后期真空预压法加固效果逐渐减弱时,开始进行电渗,同时抽真空不停止,电渗促使土体孔隙中的部分自由水和弱结合水排出,可以进一步改善加固效果,由于电渗法是在加固工程的后期才介入,所以总的电量成本增加不多,该方法既保障了加固效果同时也节约经济成本。目前关于真空预压联合电渗法的研究并不多,彭劼等[11-12]进行了真空预压联合电渗法软土处理的室内试验,刘汉龙等[13]进行了真空预压联合电渗法的现场试验,研究结果表明真空预压联合电渗的方法可以有效提高土体的排水效率和排水量,但相比于电渗法本身其显著的适用性和经济性均没有详细的分析。

本文以滨海新区的超软土地基为研究对象,通过开展纯电渗法和真空预压联合电渗法加固超软土地基的室内试验,分析对比两种加固方法过程中土体孔隙水压力和土体沉降的变化,以及加固完成后土体强度的变化,通过对比分析两种加固方法的适用性与经济型,为现场的工程施工提供技术和数据支持。